Diagnostik: Karies und Parodontitis auf Plastikscheibe diagnostizieren

Mit patientennaher Labordiagnostik (Point-of-Care, POC) sollen orale und Atemwegerkrankungen innerhalb einer Stunde diagnostizierbar sein. Das EU-Projekt Diagoras ist auf vier Jahre angelegt.
11. November 2015
Diagnostik: Karies und Parodontitis auf Plastikscheibe diagnostizieren
EU-gefördertes Projekt nutzt Chairside-Technologie aus der Tropenmedizin

Die Volkskrankheiten Karies und Parodontitis lassen sich am sichersten durch bereits eingetretene Schäden voraussagen. Ziel muss es aber sein, schon vor Gewebeverlusten das aktuelle Risiko einzuschätzen und daraus geeignete klinische Maßnahmen abzuleiten. Was mit dem Projekt Diagoras erreicht werden soll.

Diagoras ist ein auf vier Jahre angelegtes diagnostisches Entwicklungsprojekt, das von der EU und der Schweiz gefördert wird. Beteiligt sind neun Partner, darunter zwei oralmedizinische Zentren der Universität Zürich.

Mit dem System sollen bei Praxisreife zeitgleich Karies, Parodontitis, Atemwegerkrankungen und Antibiotikaresistenzen diagnostiziert werden. Es wird aus einer Kunststoff-Testscheibe (Lab-on-a-disc) und einem Lesegerät bestehen, das die Forscher mit einem DVD-Spieler vergleichen. Nach Einbringen der Probeflüssigkeit (Speichel) in kleine Kammern auf der Scheibe lassen sich Mikroorganismen und Entzündungsmarker (Proteine) sehr zeitnah analysieren.

Wie kommt der Test in die Praxis? Ihr Wissen ist gefragt.

Wer mehr über das Prinzip des Diagnosesystems erfahren möchte, kann ein faszinierendes Video zum tropenmedizinischen Projekt Discognosis ansehen. Zusätzlich können Zahnmediziner aus Praxis und Hochschule mit einem Fragebogen wertvolle Hinweise zur praktischen Umsetzung der Methode liefern.

Einzeltests haben schlechte Voraussagekraft
Hintergrund ist die Tatsache, dass in Kariologie und Parodontologie keine einzelnen Tests mit ausreichendem Vorhersagewert (Validität) existieren. Bei Karies sagen vorhandene Läsionen am besten voraus, ob weitere Läsionen auftreten werden (1). Bei Parodontitis gilt dies je nach Patientenalter und -geschlecht für (pathologische) Sondierungstiefen und Attachmentverlust (2). Nur wenn eine ganze Reihe klinischer Faktoren erhoben wird, lässt sich der weitere Verlauf einer – allerdings bereits eingetretenen – Parodontitis gut voraussagen und die Therapie darauf abstimmen (3).

So sind mikrobiologische Einzeltests sowohl in der Karies- als auch in der Parodontitis-Risikodiagnostik umstritten. S.-mutans-Speicheltests sind primär als Screening bei Schwangeren und Kleinkindern sinnvoll (4) und mikrobielle Tests für Parodontitis-Leitkeime können Zahnmedizinern helfen, sich für oder gegen systemische Antibiotika zu entscheiden. Ein individuell festgestelltes mikrobielles Profil erlaubt es jedoch nicht, für die Zukunft sicher zwischen  moderatem und schwerem Verlauf zu unterscheiden (5). Zuverlässige, mikrobiologisch basierte Therapie-Empfehlungen scheinen bisher ebenfalls nicht möglich.

Für die Untersuchung von parodontaler, aber auch periimplantärer Sulkusflüssigkeit sind heute kommerzielle Tests zur Messung von Entzündungsmarkern verfügbar (Metallmatrixprotein 8, MMP-8). Diese können nach neuen Studien die taschenbezogene Prognose einer Parodontaltherapie voraussagen und zum Monitoring verwendet werden (6). Evidenzbasierte Empfehlungen zu diesen Tests liegen jedoch nicht vor.

Neuer Ansatz Systembiologie
Auf der EuroPerio 2015 in London betonten mehrere Referenten, dass zuverlässige prognostische Aussagen (Risikoprofile) für Parodontitis wahrscheinlich nur durch kombinierte Tests möglich sind. Dazu gehören neben Leitkeimen verschiedene Entzündungsmarker (7) und möglicherweise genetische Faktoren. Forschergruppen aus aller Welt erforschen zurzeit die mit Parodontitis einhergehende „Systembiologie“ und versuchen, daraus valide Testverfahren abzuleiten. Ähnliches könnte auch in der Kariesdiagnostik zum Ziel führen (8).

Maßgeblich beteiligt ist die Zürcher Arbeitsgruppe um Dr. George Belibasakis und PD Dr. Nagihan Bostanci (Universität Zürich), die in London Fragen des Autors zum EU-Projekt Diagoras beantworteten. Das geplante Diagnostiksystem wird entsprechende Kammern für Mikroorganismen und Proteine enthalten (zum Beispiel Entzündungsmarker) sowie ausreichend Reserven für parallele Tests. Parodontitis- und Kariesleitkeime sollen quantitativ mit PCR-Verfahren untersucht werden.

Isoliert, verstärkt und analysiert
Dafür werden Mikroorganismen mit biochemischen Komponenten zunächst zur Freigabe von DNA aufgespalten. Diese wird dann isoliert, verstärkt und analysiert. Mit Plattenverfahren oder externen Laboruntersuchungen müssen Mediziner bisher mindestens ein bis zwei Tage auf die Ergebnisse warten. Ziel ist laut Dr. Konstantinos Mitsakakis, Projektkoordinator von Diagoras und Mitarbeiter der Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung (Freiburg), nur eine Stunde vom Einbringen der Probe bis zum Ablesen der Ergebnisse.

Aktuell erhältliche Testprodukte für die parodontale mikrobielle Analytik basieren auf relativ zeitintensiven laborbasierten Polymerase-Kettenreaktion (PCR)-Methoden und seit Kurzem auf Gen-Chips (16S-rRNA-Sequenzierung), die ebenfalls eine zeitnahe Diagnose erlauben (9).

Große ökonomische Bedeutung
Parallel wird die für Diagoras genutzte Lab-on-a-disc-Methode für die Schnelldiagnostik von Tropenkrankheiten wie Dengue-Fieber und Malaria erprobt, ebenfalls in EU-geförderten Projekten. Neben einer reduzierten Morbidität und Mortalität (im Fall der Tropenkrankheiten) versprechen sich die Entwickler für ihre Projekte erhebliches Sparpotenzial für Patienten und Gesundheitssysteme.

Die Entwicklungszeit für das Karies- und Parodontitis-Diagnostiksystem Diagoras schätzt Mitsakakis auf 2,5 bis 3 Jahre. Eine erste Validierung soll an der Universität Zürich mit über 200 Patienten durchgeführt werden. Wie sich interessierte Zahnmediziner an der weiteren Entwicklung beteiligen können, ist dem separaten Kasten zu entnehmen.

Dr. Jan H. Koch, Freising


Literatur

1. Powell LV. Caries prediction: a review of the literature. Community dentistry and oral epidemiology 1998;26:361-371.

2. Houshmand M, Holtfreter B, Berg MH, Schwahn C, Meisel P, Biffar R, et al. Refining definitions of periodontal disease and caries for prediction models of incident tooth loss. J Clin Periodontol 2012;39:635-644.

3. Lang NP, Suvan JE, Tonetti MS. Risk factor assessment tools for the prevention of periodontitis progression a systematic review. Journal of Clinical Periodontology 2015;42:S59-S70.

4. Chaffee BW, Gansky SA, Weintraub JA, Featherstone JD, Ramos-Gomez FJ. Maternal oral bacterial levels predict early childhood caries development. Journal of dental research 2014;93:238-244.

5. Mombelli A, Casagni F, Madianos PN. Can presence or absence of periodontal pathogens distinguish between subjects with chronic and aggressive periodontitis? A systematic review. J Clin Periodontol 2002;29 Suppl 3:10-21; discussion 37-18.

6. Leppilahti JM, Sorsa T, Kallio MA, Tervahartiala T, Emingil G, Han B, et al. The utility of gingival crevicular fluid matrix metalloproteinase-8 response patterns in prediction of site-level clinical treatment outcome. J Periodontol 2015;86:777-787.

7. Bostanci N, Ramberg P, Wahlander A, Grossman J, Jonsson D, Barnes VM, et al. Label-free quantitative proteomics reveals differentially regulated proteins in experimental gingivitis. Journal of proteome research 2013;12:657-678.

8. Hedenbjörk-Lager A, Bjørndal L, Gustafsson A, Sorsa T, Tjäderhane L, Åkerman S, et al. Caries Correlates Strongly with Salivary Levels of Matrix Metalloproteinase-8. Caries research 2015;49:1-8.

9. Koch JH. Erst die Diagnostik, dann die Therapie. Neues zu parodontaler und kariesbezogener Diagnostik. DZW 2015(10):30-31.

Dr. Jan H. Koch

Dr. med. dent. Jan Hermann Koch ist seit dem Jahr 2000 als freier Fachjournalist und Berater tätig. Arbeitsschwerpunkte sind Fachartikel, Pressetexte und Medienkonzepte für Dentalindustrie und Verbände. Seit 2013 schreibt Dr. Koch als fester freier Mitarbeiter für die DZW und Fachmagazine, unter anderem die Kolumne ZahnMedizin kompakt (Nachfolge Dr. Karlheinz Kimmel).

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